A Weidmüller villám- és túlfeszültségvédelmi megoldásaiban gázlevezetőket, varisztorokat vagy elnyomó diódákat alkalmaz komponensként. Az egyes elektromos alkatrészek eltérően viselkednek válaszreakcióban és levezetőképességben.
GDT
MOV
TAZ
Két elektróda nemesgázt (pl. argont vagy neont) zár közre, az elektródák a gázkisütési kamrában aktiváló bevonattal vannak ellátva. Léteznek olyan gázcsapdák is, amelyek további gyújtási segédeszközzel rendelkeznek.
Amint a két elektróda közé olyan feszültség kerül, amely eléri vagy meghaladja az ún. UZ1 gyújtófeszültséget, a gáz ionizálódik, a gázleválasztó begyullad, így az impulzusáram áramolhat. Ez az áram addig áramlik, amíg a két elektróda közötti feszültség le nem csökken az UZ2 ívégetési feszültség alá. Mivel azonban úgynevezett hálózati követőáram is előfordulhat, ezek vezérléséről is gondoskodni kell.
Normál, nem begyújtott üzemelés esetén a gázleválasztó cső rendkívül magas elektromos tartóssággal rendelkezik. Csak begyújtás után csökken az érték rendkívül alacsonyra. A gázleválasztó cső által levezethető nagy impulzusenergiák miatt ezt a védelmi szintet durvavédelemnek is nevezzük.
Mivel kóborárammentes, a gázlevezetőket tartalmazó villámáram-levezető felszerelhető a villanyóra elé is. A gázleválasztó cső reakció ideje mikroszekundum nagyságrendű, így a varisztorokhoz és elnyomó diódákhoz képest viszonylag lassúnak tekinthető.
A napjainkban elsődlegesen használt fém-oxid varisztorok kb. 90%-ban cink-oxidból és 10%-ban egyéb fém-oxidokból állnak. A port összenyomják, szinterezik, majd ónozott vörösréz-vezetékkel látják el csatlakozásként.
A méretek alapján következtetni lehet a műszaki adatokra is. A korong varisztor vastagsága például a varisztorfeszültség mértékét jelzi, míg a korong átmérője a megengedett lökőáram nagyságára utal.
A varisztor jellemzője a szimmetrikus áram-feszültség. A feszültség növekedésével a varisztor ellenállása csökken, ezáltal jó levezetőképességet biztosít.
Hátránya azonban, hogy a varisztorok bizonyos mértékű elhasználódásnak vannak kitéve. Túl gyakori vagy túl nagy energiájú kisütés esetén a varisztor belsejében lévő diódaszemcsék „átötvöződhetnek”. Emiatt a varisztor már nem képes megfelelően blokkolni a névleges feszültségtartományban, és az áram keresztüláramolhat a komponensen (kóboráram).
Ez a kóboráram annyira felmelegítheti a félvezető emeleteket, hogy a varisztorok hőmérsékletét is figyelni kell. Ezért előfeszített rugót és olyan forrasztott csatlakozást kell használni, amely adott hőmérsékleten megolvad, és így biztonságosan leválasztja a levezetőt a hálózati feszültségről. A varisztor megszólalási ideje gyorsabb, mint a gázleválasztóé, és a nanoszekundum tartományba esik.
Az elnyomó dióda jelleggörbéjét a záróirányú UR feszültség, a letörési UB feszültség és a határoló UC feszültség határozza meg.
Amint a túlfeszültség meghaladja a letörési UB feszültséget, a dióda rendkívül alacsony ellenállásúvá válik, és kisüti az áramot (amper tartományban) a föld felé. Az UC határoló feszültség körülbelül a névleges feszültség 1,8-szorosa, és olyan értékre korlátozza a feszültséget, amely biztonságos az adott terheléshez.
A három komponens – a gázleválasztó, a varisztor és az elnyomó dióda – előnyei és hátrányai:
A villám- és túlfeszültségvédelmi modulokban gyakran kombinálnak többféle komponenst. Az egyes komponensek az optimális munkaterületön belül üzemelhetnek, ami növeli a túlfeszültségvédő készülék teljes hatásfokát. A kombinált áramkörök gyors reakcióidőt, nagy energiaelnyelő képességet és még hatékonyabb túlfeszültség elleni védelmet biztosítanak.
Fajka Géza
Műszaki szakértő
